京滬高速鐵路樁基施工技術(shù)總結(jié)

京滬高速鐵路樁基施工技術(shù)總結(jié)牟興華伍賢倫馬海軍（中國(guó)水電集團(tuán)京滬高鐵三標(biāo)段三工區(qū)七局）摘要：隨著我國(guó)交通運(yùn)輸量日益增長(zhǎng)，高速公路及高速鐵路等交通基礎(chǔ)建設(shè)必將迅速發(fā)展，橋梁工程隨之越來(lái)越多。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)以它施工速度快，承載能力大，適用范圍廣，質(zhì)量可靠，受氣候環(huán)境影響小，施工較方便而被廣泛地采用。中國(guó)水電七局成都水電建設(shè)有限公司在京滬高速鐵路跨津浦鐵路特大橋樁基施工過(guò)程中，應(yīng)用了沖擊鉆成孔，旋挖鉆機(jī)成孔，人工挖孔等成孔方式。本文是作者結(jié)合自己對(duì)京滬高速鐵路跨津浦鐵路特大橋鉆孔樁施工的工作經(jīng)驗(yàn)，主要論述了橋梁孔樁采用不同的方式成孔的施工技術(shù)，工藝原理，適用條件等，簡(jiǎn)要介紹了樁基施工的每道工序的施工中說(shuō)明該技術(shù)操作要點(diǎn)等問(wèn)題。關(guān)鍵詞：京滬高鐵；橋梁；樁基；施工技術(shù)1工程概況新建京滬高速鐵路土建工程JHTJ-3標(biāo)段跨津浦鐵路特大橋橋梁全長(zhǎng)14120.68m，起迄里程DK428+741.84?DK442+862.52，橋梁線路位于魯中南低山丘陵及丘間平原，地表以剝蝕為主，部分地段基巖裸露，地形起伏大，是京滬高鐵全線海拔最高的地段。該段受區(qū)域構(gòu)造的影響，以剝蝕為主，沖溝發(fā)育，河谷下切明顯，丘間谷地發(fā)育有小型的沖洪積平原及盆地。主要巖性為新黃土、黏土、粉質(zhì)黏土、卵石土、圓礫土、礫砂等，下伏花崗片麻巖，斜長(zhǎng)片麻巖，局部有閃長(zhǎng)巖侵入體，節(jié)理裂隙發(fā)育；新黃土具濕陷性。沿線地下水水位較深，一般深度大于10m，大氣降水為地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源。地下水對(duì)混凝土不具侵蝕性。橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為明挖基礎(chǔ)、挖井和鉆孔樁基礎(chǔ)等基礎(chǔ)形式，全橋共設(shè)計(jì)有鉆孔樁3200多根，樁徑有1.0m、1.25m兩種，樁基每個(gè)橋墩含樁數(shù)為8、10、12、21個(gè)不等，單樁最大孔深54.0m，最小孔深7.0m。本段橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為柱樁嵌入基巖3?8m。2樁基礎(chǔ)工藝原理及工藝流程2.1工藝原理鉆孔灌注樁是采用機(jī)械或人孔開(kāi)挖等方式，在地層中按要求形成一定形狀（斷面）的井孔，達(dá)到設(shè)計(jì)高程后，將按照設(shè)計(jì)圖紙制作的鋼筋骨架吊入井孔中，再灌注混凝土成為樁基礎(chǔ)。根據(jù)地層和地下水情況，以及周邊環(huán)境問(wèn)題，京滬高速鐵路跨津浦鐵路特大橋樁基施工采用了沖擊鉆機(jī)成孔、旋挖鉆機(jī)成孔和人工挖孔三種不同的施工方法。2.2樁基施工成孔方式2.2.1沖擊鉆機(jī)成孔沖擊鉆機(jī)成孔在樁基中適用范圍比較廣，不受地層、地下水等因素的影響，在跨津浦鐵路特大橋樁基施工中，大部分樁基施工均采用該方法，其工藝流程如圖1。施工步驟一：1、整平場(chǎng)地；2、埋設(shè)護(hù)筒。施工步驟1、安裝鉆機(jī)；2、泥漿護(hù)壁鉆孔。施工步驟1、安裝鉆機(jī)；2、泥漿護(hù)壁鉆孔。施工步驟三：1、清孔，驗(yàn)孔；2、拆除鉆架；3、安裝鋼筋籠施工步驟四：1、安裝澆筑支架；2、安裝導(dǎo)管及儲(chǔ)料斗；3、澆筑混凝土；4、樁基檢測(cè)。圖1 樁基施工工藝流程2.2.2旋挖鉆機(jī)成孔1）旋挖鉆機(jī)施工主要特點(diǎn)：（1） 旋挖鉆機(jī)功率大、鉆孔速度快、施工效率高、自動(dòng)化程度高、定位準(zhǔn)確，成孔質(zhì)量可靠。（2） 旋挖鉆機(jī)適用范圍較小，由于嵌巖困難，僅適用于各類(lèi)粘性土、粉質(zhì)土、砂土地層、砂卵石層及軟弱巖石地層；同時(shí)，不宜用于易坍塌的飽和砂層并不能有超徑的漂石、孤石等。只在跨津浦鐵路特大橋進(jìn)行了六個(gè)墩48根樁的施工。（3） 旋挖鉆機(jī)不能自身造漿，但制備的泥漿可以循環(huán)使用。（4） 旋挖鉆機(jī)移動(dòng)方便，噪音小、環(huán)保，但自重大對(duì)場(chǎng)地要求高。其施工工藝流程與沖擊鉆機(jī)類(lèi)似。施工方法旋挖鉆機(jī)采用筒式鉆斗，鉆機(jī)安裝后調(diào)整好桅桿的垂直度和鉆機(jī)的水平度，注入調(diào)制好的泥漿，然后進(jìn)行鉆孔。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后，旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力，將土擠入鉆斗內(nèi)，儀表自動(dòng)顯示筒滿時(shí)，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)。鉆機(jī)施工過(guò)程中保證泥漿面始終不得低于護(hù)筒底部，保證孔壁穩(wěn)定性。這樣通過(guò)鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿撐護(hù)孔壁，反復(fù)循環(huán)直至成孔。同時(shí)在鉆孔過(guò)程中鉆機(jī)提鉆甩渣復(fù)位后，應(yīng)檢查鉆頭是否對(duì)中。在砂粘土和砂土中鉆進(jìn)，直接用旋挖筒成孔和取渣。在礫石和砂卵石層中鉆進(jìn)，應(yīng)先用螺旋鉆頭將其松動(dòng)，再用旋挖筒取渣。鉆桿鉆進(jìn)過(guò)程中，保持持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速范圍為5r/min~30r/min，一般小于30r/min?？讖捷^小、地層較軟時(shí)可用較大的轉(zhuǎn)速，反之用較小的轉(zhuǎn)速。保證取土斗底部土體不被擠壓破壞，順利進(jìn)入斗體中，確保土體鉆進(jìn)過(guò)程中局部沒(méi)有形成失穩(wěn)的滑孤面，有利于鉆孔護(hù)壁；鉆具配備：上部粘性土用錐形體的挖泥斗，相應(yīng)增加斗體中平衡孔的面積，在提升斗體過(guò)程中減少對(duì)孔底土體的抽真空作用(負(fù)壓)，有利于鉆孔護(hù)壁，也利于斗體卸土；下部砂土改用砂石斗挖掘。施工要點(diǎn)由于鉆機(jī)設(shè)備較重，施工場(chǎng)地必須平整、寬敞，并有一定硬度，避免鉆機(jī)發(fā)生沉陷。鉆機(jī)施工中檢查鉆斗，發(fā)現(xiàn)側(cè)齒磨懷，鉆斗封閉不嚴(yán)時(shí)必須及時(shí)整修。泥漿初次注入時(shí)，垂直向樁孔中間進(jìn)行入漿，避免泥漿沿著護(hù)筒壁沖刷其底部，致使護(hù)筒底部土質(zhì)松散。因粘土層中鉆進(jìn)過(guò)深易造成頸縮現(xiàn)象，在鉆機(jī)施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格一次鉆進(jìn)深度。根據(jù)不同地質(zhì)情況，施工中要加強(qiáng)泥漿管理，嚴(yán)格保證泥漿質(zhì)量確保泥漿對(duì)孔壁的撐護(hù)作用。對(duì)于粒徑小于100mm的地層可用常規(guī)鉆削式鉆斗取土鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)注意滿斗后及時(shí)起鉆卸土；鉆進(jìn)較軟的地層應(yīng)選用小切削角、小刃角的楔齒鉆斗，鉆進(jìn)較硬的地層應(yīng)選用大切削角的錐齒鉆斗；當(dāng)?shù)貙又泻辛?00mm?200mm的大卵石時(shí)，應(yīng)采用單底刃大開(kāi)口的取石鉆斗鉆進(jìn)或用沖擊鉆頭擊碎后再用鉆削式鉆斗鉆進(jìn)；遇到大于粒徑200mm的漂石或孔壁上有較大的探頭石時(shí)，應(yīng)采用筒形取石鉆斗撈取，或采用環(huán)形牙輪鉆斗先從孔壁上切割下來(lái)再撈取。遇到硬土層時(shí)，為加快鉆進(jìn)速度，可先鉆小孔，然后再擴(kuò)孔。為防止孔斜和超挖過(guò)大，每次下鉆都要對(duì)準(zhǔn)孔位，最好采用原位卸土的方法。鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，旋挖筒取渣時(shí)間要相對(duì)延長(zhǎng)，但不能加壓，既保證能取盡鉆碴，又要能避免超鉆。2.2.3人工挖孔人工挖孔主要特點(diǎn)（1） 樁身截面大，單樁承載力高，結(jié)構(gòu)傳力明確，沉降量??；（2） 施工機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積小，操作簡(jiǎn)便；（3） 施工無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲、無(wú)泥漿污染，對(duì)周?chē)ㄖ餆o(wú)影響，在跨津浦鐵路特大橋土門(mén)村、靳莊村居民密集區(qū)就采用該方法進(jìn)行樁基施工的。（4） 施工質(zhì)量可全面直觀檢查，持力層可準(zhǔn)確判斷，成樁質(zhì)量可靠；（5） 施工速度快，工程造價(jià)低。（6） 適用于無(wú)地下水或地下水較少的人工填土、粘土、粉質(zhì)粘土和含少量砂、砂卵石的粘土層，特別適用于黃土層，可嵌入風(fēng)化巖層一定的深度。適用于直徑0.8m以上的樁，樁徑一般為1m?3m；深度一般不宜超過(guò)25m，最大可達(dá)40m。2） 工藝流程場(chǎng)地整平一一放線、定樁位——挖第一節(jié)樁孔土方——支模澆灌第一節(jié)混凝土護(hù)壁一一在護(hù)壁上二次投測(cè)標(biāo)高及樁位十字軸線一一設(shè)置垂直運(yùn)輸架、安裝電動(dòng)葫蘆（或卷?yè)P(yáng)機(jī)）、吊土桶、潛水泵、鼓風(fēng)機(jī)、照明設(shè)施等——探孔——第二節(jié)樁身挖土一一清理樁孔四壁、校核樁孔垂直度和直徑——拆上節(jié)模板、支第二節(jié)模板、澆灌第二節(jié)混凝土護(hù)壁一一重復(fù)第二節(jié)挖土、支模、澆灌混凝土護(hù)壁工序，循環(huán)作業(yè)直至設(shè)計(jì)深度——檢查持力層后進(jìn)行擴(kuò)底——對(duì)樁孔直徑、深度、擴(kuò)底尺寸、持力層進(jìn)行全面檢查驗(yàn)收一一清理虛土、排除孔底積水。3） 樁孔開(kāi)挖及護(hù)壁挖孔由人工自上而下逐層用鎬、鍬進(jìn)行，先挖中間，后挖周邊，允許尺寸誤差30mm。遇堅(jiān)硬土層，用錘、釬破碎；遇孤石或巖層時(shí)，先鉆孔用小藥量爆破予以松動(dòng)，然后用鋼釬、風(fēng)鎬進(jìn)行撬挖和清理。開(kāi)挖斷面為設(shè)計(jì)樁徑加2倍的護(hù)壁厚度。每節(jié)的高度根據(jù)地質(zhì)條件而定，一般為0.9m?1.2m。每挖完一節(jié)，由孔口吊線檢查并修邊，使孔壁上下順直一致。井口鎖口對(duì)挖孔樁施工十分重要，可以提供井口操作平臺(tái)及保護(hù)井內(nèi)開(kāi)挖施工。護(hù)壁厚度根據(jù)樁徑、地質(zhì)、地下水等因素決定?；炷磷o(hù)壁形式采用內(nèi)齒式，目的是為了便于澆灌井圈混凝土。支護(hù)厚度一般為20cm?30cm，如圖2。4） 人工挖樁安全（1） 開(kāi)挖過(guò)程中，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行護(hù)壁，不能因地層較硬不進(jìn)行護(hù)壁支護(hù)；（2） 出渣過(guò)程中上下操作人員一定要密切配合，提升設(shè)備確保完好，孔口附近不能堆放渣土，防止向孔內(nèi)墮物；（3） 隨時(shí)向孔內(nèi)通風(fēng)，其中特別是爆破后，一定將孔內(nèi)的爆破異味全部清除后方可進(jìn)行；（4） 作好防止停電、停風(fēng)等措施，特別是井下人員的安全撤離工作。2.3樁基施工其他主要工序1）清孔（1）沖擊鉆機(jī)成孔方式的清孔可采用抽桶出渣、循環(huán)泥漿、氣舉法等方法進(jìn)行出渣清孔，保證孔底沉渣厚度及泥漿比重滿足水下混凝土澆筑要求。（2） 旋挖鉆機(jī)成孔方式的清孔主要是注意孔底鉆渣的清除，在施工過(guò)程中采用了配備專(zhuān)門(mén)的撈渣鉆頭，通過(guò)打撈后，仍有少量不能清除，又改用專(zhuān)用鉆頭將其鉆磨成粉末，通過(guò)調(diào)節(jié)泥漿使其懸浮。（3） 人工挖孔就是將開(kāi)挖或爆破松動(dòng)的渣土全部清理干凈即可，其中對(duì)于有水的必須先行抽干后將渣土清理徹底。圖2混凝土護(hù)壁形式1-混凝土護(hù)圈；2-上下護(hù)圈間的連接鋼筋2） 鋼筋籠的制作與安裝鋼筋籠可按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度和設(shè)備吊裝能力，采用整根或分段制造。當(dāng)采用分段吊裝時(shí)，應(yīng)先在加工廠進(jìn)行試拼對(duì)接合格，再分開(kāi)吊裝，保證對(duì)接鋼筋連接質(zhì)量。主筋搭接焊時(shí)，同一斷面內(nèi)的鋼筋接頭不得超過(guò)主筋總數(shù)的50%，兩個(gè)接頭的間距不小于500mm。主筋的焊接長(zhǎng)度，雙面焊為不小于5d（主筋直徑），單面焊為不小于10d。聲測(cè)管一般在鋼筋籠加工場(chǎng)預(yù)先安裝在已成型的鋼筋籠上，聲測(cè)管應(yīng)下端封閉，上端加蓋，管內(nèi)無(wú)異物；聲測(cè)管采用綁扎方式與鋼筋籠連接牢固（不得焊接）；聲測(cè)管連接一般采用外加套筒焊接方式或采取絲扣連接方式進(jìn)行，預(yù)防連接處斷裂或堵管現(xiàn)象；連接處應(yīng)光滑過(guò)渡，不漏水；管口應(yīng)高出樁頂300mm以上，且各聲測(cè)管管口高度應(yīng)一致。吊放鋼筋籠入孔時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)鉆孔，保持垂直，慢放入孔。入孔后不宜左右旋轉(zhuǎn)，徐徐下放并嚴(yán)防孔口坍塌。若遇阻礙應(yīng)停止下放，查明原因進(jìn)行處理。嚴(yán)禁猛提猛落和強(qiáng)制下放，吊裝到位后通過(guò)吊筋孔口進(jìn)行固定，防止其下沉或上浮。作好鋼筋籠制作臺(tái)帳，確保鋼筋原材料的可追溯性。3） 水下混凝土澆筑（1） 檢查導(dǎo)管的水密性和確保導(dǎo)管安裝到位；（2） 建立好混凝土原材料臺(tái)帳，保證原材料的質(zhì)量滿足要求，并具有可追溯性，主要對(duì)混凝土的坍落度、含氣量、泌水率、水膠比和拌合物等進(jìn)行測(cè)試鑒定，灌注混凝土前和過(guò)程中，應(yīng)按規(guī)定時(shí)間檢測(cè)高性能混凝土的坍落度、擴(kuò)展度、含氣量和入模溫度，并做好記錄。待檢測(cè)指標(biāo)符合后，方可灌注混凝土。首批封底混凝土計(jì)算導(dǎo)管口到孔底0.3?0.5m,首批混凝土導(dǎo)管埋深要滿足1.0m以上，首批混凝土數(shù)量V按下式計(jì)算：V=H1Xnd2/4+HcXnD2/4式中：D—鉆孔樁直徑；d一導(dǎo)管直徑；HC一首批需要混凝土面至孔底高度=導(dǎo)管埋深(1m)+導(dǎo)管底至孔底高度；H1—混凝土面到水面高度；混凝土灌注前精確計(jì)算首盤(pán)混凝土方量，制作合適容積的漏斗(大小根據(jù)首批封底混凝土方量計(jì)算)，確保封底順利，確認(rèn)封底成功后，進(jìn)行正常灌注。灌注過(guò)程嚴(yán)格依照規(guī)范進(jìn)行，隨時(shí)進(jìn)行混凝土質(zhì)量、導(dǎo)管埋置深度等各項(xiàng)檢測(cè)，以保證整個(gè)灌注過(guò)程的順利。水下混凝土澆筑水下混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，中途不宜停頓，并應(yīng)盡量縮短拆除導(dǎo)管的間斷時(shí)間，保證每根樁在配合比設(shè)定的初凝時(shí)間內(nèi)澆筑完成。在澆筑混凝土過(guò)程中，應(yīng)采用在水中泡透經(jīng)合格鋼尺校正后的測(cè)繩測(cè)量孔內(nèi)混凝土頂面位置，保持導(dǎo)管埋深在2?6m范圍。當(dāng)混凝土澆筑面接近設(shè)計(jì)高程時(shí)，應(yīng)緩慢提升導(dǎo)管，并用取樣盒等容器直接取樣確定混凝土的頂面位置，保證混凝土頂面澆筑到樁頂設(shè)計(jì)高程以上1.0m。在澆筑水下混凝土過(guò)程中，應(yīng)如實(shí)填寫(xiě)混凝土澆筑記錄，同時(shí)防止鋼筋籠上浮。另外對(duì)于人工挖孔樁若孔內(nèi)無(wú)地下水，可采用串筒入倉(cāng)、振搗密實(shí)的方式進(jìn)行澆筑。樁基質(zhì)量檢測(cè)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師對(duì)原材料、過(guò)程控制等驗(yàn)收合格并出具相應(yīng)的完整資料后，當(dāng)樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到檢測(cè)要求時(shí)，第三方檢測(cè)單位對(duì)樁身的整體性、均質(zhì)性等通過(guò)超聲波或低應(yīng)變的手段進(jìn)行檢測(cè)。3結(jié)束語(yǔ)樁基施工主要是過(guò)程控制為主，對(duì)每工序嚴(yán)格進(jìn)行檢查，方可保證樁基的質(zhì)量，過(guò)程控制決不可以放松。通過(guò)對(duì)跨津浦鐵路特大橋1114根樁基的施工，并采用了三種不同的成孔方式進(jìn)行施工，初步掌握了其適應(yīng)范圍、優(yōu)缺點(diǎn)，為今后鐵路樁基施工積累了經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)【1】《客運(yùn)專(zhuān)線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》(TZ213-2005)；【2】《鐵路混凝土施工技術(shù)技術(shù)指南》(TZ210-2005)；【3】《客運(yùn)專(zhuān)線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》（鐵建設(shè)〔2005〕160號(hào)）；【4】《鐵路混凝土工